江蘇雷電監測網的資料獲取方法與展望

摘要雷電監測資料的獲取是雷電預警的前提。利用常規氣象觀測資料，局地的閃電定位儀和大氣電場儀器，大范圍的多普勒天氣雷達網，監測全球雷電活動的衛星觀測資料，構成了江蘇對雷電的實時監測網。本文就以上資料的獲取方法進行簡要的回顧和展望。

關鍵詞雷電雷電監測雷電預警

中圖分類號:TN92文獻標識碼:A

雷電是發生于大氣中的一種瞬態大電流、高電壓、強電磁輻射的天氣現象。隨著科技進步，電力和電子設備廣泛應用，由雷電造成的人員和財產損失引起人們的關注，對雷電進行有效的預警預報成為社會發展的迫切需要。面對雷電災害服務的強烈社會需求，發展雷電災害的監測、預警預報和產品服務，是雷電災害防御系統的重要組成部分，也是雷電監測站網發展所面臨的難點。利用常規氣象觀測資料，局地的閃電定位儀和大氣電場儀器，大范圍的多普勒天氣雷達網，監測全球雷電活動的衛星觀測資料，構成了雷電的實時監測網。

1 常規氣象觀測

常規的氣象臺站觀測對雷暴日，雷暴小時數有詳細的資料。統計近50年江蘇全省的氣象雷電資料，可獲得江蘇的雷電發生發展規律及時空分布特征。①常規觀測能很好地為雷電監測提供天氣形勢上的支持，但有其局限性:如不能很好的區分閃電特征。近年研究認為閃電頻數比傳統的雷暴日和雷暴小時更好地反映了閃電活動的強度。②

2 地基閃電探測

上世紀60年代以后，地面大氣電場快、慢變化儀及低頻/甚低頻(LF/VLF)和甚高頻(VHF)閃電定位技術相繼取得突破②。大范圍地基閃電探測網獲得實現，并積累十幾年可靠資料。

2.1 雷電定位設備

目前江蘇省部分地區的雷電監測系統和美國等國家運行的國家雷電監測網NLDN(National Lightning Detection Network)，采用多站雷電定位探測設備，一般可提供閃電放電的發生時間、地點分布以及地閃回擊的電磁場強度、電流幅度、電流波形的上升和衰減時間等各種雷電特征信息;③用于局地使用的單站閃電定位設備也能夠提供各種地閃回擊發生的信息。這些雷電探測數據的利用在很大程度上改善了人們對雷電災害的防御能力。

2.2 大氣電場儀

大氣電場強度是大氣電學的基本參數，在晴天電學、雷暴電學以及閃電的研究中，都有重要意義，在雷暴和閃電監測中有重要作用。③④大氣電場儀可以測量地面大氣電場的強度和極性，可對對流云的起電過程進行連續監測，既能夠記錄閃電發生前雷暴中的電活動，又可記錄雷暴過程中發生的閃電(包括云閃和地閃)。從組成結構上大氣電場儀既可單獨使用記錄局地雷電情況，又可聯網監測空中電結構。

2.3 大氣電場儀與雷電定位設備結合

多站大氣電場測量進行聯網監測地面電場，提供監測區域內地面電場的分布以及雷暴空間電荷的分布和移動路徑，為雷電的監測和預報提供重要的信息，同時結合雷電定位系統的觀測，使雷電和雷暴預警的專項服務成為可能。盡管地面電場儀的組網觀測能夠較全面地揭示雷雨云中電荷分布特征，閃電定位系統也提供了準確豐富的閃電信息，但雷電預報系統軟件產品的開發，還需要結合天氣雷達、衛星云圖資料等其他氣象觀測手段和中尺度數值預報模式相耦的雷暴動力-電模式，并開展雷雨云中電活動中心的發生發展規律及其演變特征的研究⑤。

3 多普勒天氣雷達

南京、南通、鹽城、徐州和連云港五部多普勒天氣雷達聯網拼圖實現對全省范圍內全方位連續的立體實時監測，獲得雷雨云生消演變狀態為雷電的臨近預報提供可靠的信息。還可綜合利用閃電定位數據與雷達信息更為直觀地給出雷電的發展過程，實現對雷電的監測。研究表明雷達回波對雷暴單體中閃電的發生具有一定的指示作用，但不同地區也存在一定差異，如北京的研究證明:雷暴單體中從25dBz回波出現到單體的35dBz回波厚度變化率達到極值的時間差，與雷暴中最早的云閃與最早的地閃之間的時間差，兩者存在一定的線性關系，為進一步預測地閃的發生提供了一個參考根據⑥。另有研究發現，使用雷達回波很難進行云地閃電的定位、定時預報⑦。

4 衛星資料

衛星云圖實現對更大范圍的雷雨監測，獲得雷雨云演變的早期預警信息。近年來利用衛星資料分析閃電特征的研究相當多。20世紀90年代新型衛星探測器光學瞬態探測器(OTD)、閃電成像傳感器(LIS)相繼發生升空并投入觀測運行。通過衛星資料，可對中國全境(包括陸地和海洋)的雷電活動特征進行分析，深入研究中國不同地區雷電活動的氣候特征分布和變化規律具有重要意義。

5 結語

多種氣象觀測平臺相結合，利用多種手段獲取雷電監測資料，不僅為雷電災害研究提供重要的科學數據，而且對雷電預警短時預報建立了一個重要的實際應用支撐平臺，為防雷減災做出重要的技術支持。